本发明涉及一种基于形状记忆聚合物复合材料的遮光罩及其工作方法,属于航天航空。
背景技术:
1、遮光罩的主要功能是在特定时间段内遮挡或调节外部光线,以保护敏感设备免受太阳光直射干扰,确保科学实验的准确性及航天器的稳定运行。当前广泛采用的空间可展开遮光罩技术主要依赖于电机驱动或复杂的机械展开机构,存在如下缺陷:
2、1、机构复杂
3、现有的遮光罩展开机构设计复杂,包含众多精密部件和传动系统,不仅增加了制造难度,提高了维护成本,还可能导致可靠性下降,增加在轨故障的风险。
4、2、展开尺寸受限
5、受限于机械结构和材料强度的限制,传统遮光罩的展开尺寸往往受到严格限制,难以满足大型航天器或特定科学实验对大面积遮光的需求。
6、3、高成本
7、复杂的机构设计和高精度制造要求使得遮光罩的制造成本居高不下,增加了整个航天项目的经济负担。
8、4、重量大
9、为了确保结构的稳定性和可靠性,传统遮光罩常采用高强度但重量较大的材料,增加了航天器的整体质量,对发射成本和运载能力提出更高要求。
10、5、低收纳比
11、收纳比是指遮光罩在收拢状态与展开状态体积或面积的比值。传统遮光罩由于其复杂的折叠方式和机械结构,往往难以达到较高的收纳比,限制了其在有限空间内的部署和应用灵活性。
技术实现思路
1、为解决背景技术中存在的问题,本发明提供一种基于形状记忆聚合物复合材料的遮光罩及其工作方法。
2、实现上述目的,本发明采取下述技术方案:一种基于形状记忆聚合物复合材料的遮光罩,包括豆荚杆、基座、柔性遮光膜、翼杆、支架、形状记忆合金胀断器以及卷轴;所述豆荚杆以及翼杆均采用形状记忆聚合物复合材料,所述基座上端的左右两侧均固定有支架,每个所述支架上均固定有形状记忆合金胀断器,基座前端的左右两侧分别与对应的豆荚杆的后端固定连接,两个所述豆荚杆平行设置,每个豆荚杆的前后两端分别与对应的翼杆的一端铰接,两个所述翼杆对称设置,两个豆荚杆的外侧与柔性遮光膜的主部粘接固定,两个翼杆的外侧与柔性遮光膜的翼部后端粘接固定,柔性遮光膜的主部与柔性遮光膜的翼部一体成型,两个豆荚杆的前端与卷轴的外壁固定连接,所述卷轴的左右两端部均设有限位孔,每个所述限位孔分别与对应的形状记忆合金胀断器的切槽螺钉对应插接。
3、所述豆荚杆和翼杆的基体材料均为耐空间环境的形状记忆环氧树脂或形状记忆氰酸酯树脂,豆荚杆和翼杆的增强材料均为碳纤维增强或玻璃纤维布。
4、所述柔性遮光膜由热控多层和超黑涂层复合而成,外侧的热控多层用于反射太阳光以及控制相机的温度,内侧的超黑涂层用于吸收相机视场的杂散光。
5、本发明的一种基于形状记忆聚合物复合材料的遮光罩的工作方法,所述方法包括如下步骤:
6、s1:两个形状记忆合金胀断器解除对卷轴的锁紧限制;
7、s2:对豆荚杆进行加热;
8、s3:受热后豆荚杆从卷绕状态展开成为平直状态;
9、s4:豆荚杆带动柔性遮光膜由卷绕状态展开成为平直状态,形成遮光罩的一维的展开拉伸;
10、s5:对翼杆进行加热;
11、s6:翼杆向外,带动柔性遮光膜的翼部打开,柔性遮光膜达到工作状态,为空间相机提供遮光保护。
12、与现有技术相比,本发明的有益效果是:
13、本发明依托形状记忆材料的特性,实现材料-结构-功能的一体化,具有锁紧、驱动和承载一体化的特点,同时具备结构简单、可靠性高、可大尺寸成型、低成本、轻质以及高收纳比的优势,为空间相机提供了一个性能优良的遮光环境。
1.一种基于形状记忆聚合物复合材料的遮光罩,其特征在于:包括豆荚杆(1)、基座(2)、柔性遮光膜(3)、翼杆(4)、支架(5)、形状记忆合金胀断器(6)以及卷轴(7);所述豆荚杆(1)以及翼杆(4)均采用形状记忆聚合物复合材料,所述基座(2)上端的左右两侧均固定有支架(5),每个所述支架(5)上均固定有形状记忆合金胀断器(6),基座(2)前端的左右两侧分别与对应的豆荚杆(1)的后端固定连接,两个所述豆荚杆(1)平行设置,每个豆荚杆(1)的前后两端分别与对应的翼杆(4)的一端铰接,两个所述翼杆(4)对称设置,两个豆荚杆(1)的外侧与柔性遮光膜(3)的主部粘接固定,两个翼杆(4)的外侧与柔性遮光膜(3)的翼部后端粘接固定,柔性遮光膜(3)的主部与柔性遮光膜(3)的翼部一体成型,两个豆荚杆(1)的前端与卷轴(7)的外壁固定连接,所述卷轴(7)的左右两端部均设有限位孔,每个所述限位孔分别与对应的形状记忆合金胀断器(6)的切槽螺钉对应插接。
2.根据权利要求1所述的一种基于形状记忆聚合物复合材料的遮光罩,其特征在于:所述豆荚杆(1)和翼杆(4)的基体材料均为耐空间环境的形状记忆环氧树脂或形状记忆氰酸酯树脂,豆荚杆(1)和翼杆(4)的增强材料均为碳纤维增强或玻璃纤维布。
3.根据权利要求1所述的一种基于形状记忆聚合物复合材料的遮光罩,其特征在于:所述柔性遮光膜(3)由热控多层和超黑涂层复合而成,外侧的热控多层用于反射太阳光以及控制相机的温度,内侧的超黑涂层用于吸收相机视场的杂散光。
4.一种根据权利要求1或2或3所述的基于形状记忆聚合物复合材料的遮光罩的工作方法,其特征在于:所述方法包括如下步骤:
